[发明专利]一种通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法

权利要求书

1.一种通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，第一步，通过传统的溶剂热法合成直径约为500±200纳米左右的六角形Bi₂Te₃纳米片。第二步，将第一步合成的产物投入前驱液，进行第二次溶剂热合成；或再将第二步合成的产物投入前驱液，进行第三次溶剂热合成。

2.根据权利要求1所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，通过生长次数的变化，有效对拓扑绝缘体纳米片尺寸进行控制。

3.根据权利要求1所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，第一步生长使用预先配制的前驱液作为反应原料，其中含有产物所需的化学元素及适当的表面活性剂；第二步使用前驱液与第一步溶剂热合成的产物混合，作为第二步反应原料；后续步骤则重复使用前驱液与前一步的合成产物混合，作为反应原料进行溶剂热合成。

4.根据权利要求1所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，称量分子量比例的氧化铋、二氧化碲，少量氢氧化钠和聚乙烯吡咯烷酮于容器中。加入适量乙二醇溶剂。氧化铋和二氧化碲提供Bi元素和Te元素，氢氧化钠作为酸碱调节剂，聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂；

容器置于恒温磁力搅拌机上搅拌。在100±10℃下持续搅拌约20±10分钟，待投入的物料充分溶解于乙二醇中，形成黄色澄清的前驱液。

待前驱液冷却至室温后，将溶液倒入的内衬聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜装入耐压钢套；锁紧钢套后将其放入恒温鼓风干燥箱内。干燥箱设定升温到180±15℃，在该温度下保持12±5小时后自然降温，获得充满Bi₂Te₃纳米片灰色液体。

5.根据权利要求4所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，第一步以及后续多步的反应原料的pH值需要使用包括氢氧化钠等碱性物质调至强碱性，在碱性环境中，才能形成形貌均匀的拓扑绝缘体薄片产物。

6.根据权利要求4所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，两次合成Bi₂Te₃纳米片的具体方法如下：(1)使用上次一次合成参数配制前驱液，其中乙二醇溶剂的量减少15％，其余参数不变；(2)待前驱液冷却至室温后，使用移液枪精确转移一次合成后形成的灰色液体于澄清溶液中，并适度搅拌，混合均匀；(3)将溶液倒入容量为聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将内衬反应釜装入耐压钢套。锁紧钢套后将其放入恒温鼓风干燥箱内。干燥箱设定升温到180℃，并在该温度下保持12小时后自然降温。

7.根据权利要求4所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，三次合成Bi₂Te₃纳米片的具体方法与两次合成方法类似，区别仅在于操作(2)中使用移液枪转移两次合成的产物。

8.根据权利要求1所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，第一步前驱液采用氧化铋和二氧化碲提供Bi元素和Te元素，第二步前驱液采用氧化铋和氯化锑提供Bi元素和Sb元素；最终产物形成内外元素不同的横向异质结构型。

9.根据权利要求1所述的通过多次溶剂热生长控制拓扑绝缘体纳米片尺寸的方法，其特征是，改变每次生长前驱液中元素的成分，获得数种不同形式的横向异质结构型，通过两步合成Bi₂Te₃/Sb₂Te₃异质结；通过三步合成Bi₂Te₃/Sb₂Te₃/Bi₂Te₃异质结。